1 华中科技大学未来技术学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
3 华中科技大学武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
《量子力学》作为光电专业核心专业课程, 对于后续专业知识的学习和掌握有着极其重要的作用。根据日常的教学经验总结发现该课程的前序课程对学生学习效果有着非常显著的影响, 因此有必要对这种影响进行进一步的定量分析和评价。首先基于因子分析方法, 以前序课程和《量子力学》的成绩为指标, 对样本进行了降维处理, 形成了由前序课程组成的5个课程群, 依据其公共因子得分分析了学生《量子力学》学习情况。根据灰色绝对关联度进而分析研究了哪些前序课程对《量子力学》影响显著因子。最后基于多元线性回归方法研究了前序课程与《量子力学》相关性, 并根据分析结果总结出了对前序课程设置和教学的优化建议。
光电专业 前序课程 量子力学 灰色关联分析 因子分析法 optoelectronics pre-courses Quantum Mechanics grey correlation analysis factor analysis
Author Affiliations
Abstract
1 Centre for Precision Manufacturing, DMEM, University of Strathclyde, Glasgow G1 1XJ, United Kingdom
2 State Key Laboratory of Precision Measuring Technology & Instruments, Laboratory of Micro/Nano Manufacturing Technology (MNMT), Tianjin University, Tianjin 300072, People’s Republic of China
3 Centre of Micro/Nano Manufacturing Technology (MNMT-Dublin), University College Dublin, Dublin 4, Ireland
4 School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, People’s Republic of China
Atomic and close-to-atomic scale manufacturing (ACSM) represents techniques for manufacturing high-end products in various fields, including future-generation computing, communication, energy, and medical devices and materials. In this paper, the theoretical boundary between ACSM and classical manufacturing is identified after a thorough discussion of quantum mechanics and their effects on manufacturing. The physical origins of atomic interactions and energy beams-matter interactions are revealed from the point view of quantum mechanics. The mechanisms that dominate several key ACSM processes are introduced, and a current numerical study on these processes is reviewed. A comparison of current ACSM processes is performed in terms of dominant interactions, representative processes, resolution and modelling methods. Future fundamental research is proposed for establishing new approaches for modelling ACSM, material selection or preparation and control of manufacturing tools and environments. This paper is by no means comprehensive but provides a starting point for further systematic investigation of ACSM fundamentals to support and accelerate its industrial scale implementation in the near future.
manufacturing ACSM quantum mechanics first-principles atomic interaction energy-matter interaction mechanisms International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(1): 012001
介观体系的电子输运为设计纳米尺度的纳米结构电子装置提供了理论依据。基于先前研究提出的传输矩阵方法, 计算了十字型四终端量子点阵列体系模型的透射系数, 并将该四终端体系模型转化成二终端模型, 研究了相对于中间原点处非对称和对称的十字型量子点阵列体系的电子输运。结果表明: 空间反转对称的十字型量子点阵列的透射率尖峰个数与量子点阵列上的量子点数相等, 透射系数与入射电子能量、量子点宽度和量子点数有关, 而与跃迁积分无关。
量子力学 量子输运 传输矩阵 十字型 四终端系统 量子点阵列 quantum mechanics quantum transport transfer matrix cross type four-terminal system quantum dot array
介观系统的量子输运理论为设计和实现具有优良性能的量子器件提供了物理模型和依据。 基于紧束缚模型散射区格点上能量波动的二终端系统透射系数的传输矩阵方法,提出了二维T型三终端量子点阵列模型,并将其转 化成二终端模型去探讨,分别研究了相对于中间原点的非对称电极和对称电极的T型量子点阵列的电子输运。结果表明:对于非对 称的T型量子点阵列,其透射率的尖峰个数与输入端量子点数相等;而对于对称的T型量子点阵列,其透射率的尖峰个数与左右端量 子点数相等。此外,透射系数与跃迁积分和量子点数有关,而与量子点宽度无关。
光电子学 量子力学 量子输运 传输矩阵 T型 三终端系统 量子点阵列 optoelectronics quantum mechanics quantum transport transmission matrix T-shape three-terminal system quantum dot array
洛阳理工学院 电气工程与自动化学院,河南 洛阳 471023
本文通过计算量子力学波动方程以及载流子传输特性,哈密顿量的H能谱图和边界条件等的理论方法来分析量子限制斯达克效应对三角形量子阱体系吸收特性的影响,说明了选择合适的量子阱垒层对于提高三角形量子阱吸光率具有重要的意义。
三角形量子阱 量子限制斯达克效应 光吸收 triangle quantum wells light absorption quantum mechanics
1 沈阳理工大学 装备工程学院, 辽宁 沈阳 110159
2 北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081
为了揭示超高速撞击2A12铝中铝原子的光谱辐射特征, 利用建立的二级轻气炮加载系统和光谱仪采集系统, 采集3种不同实验条件下的光谱辐射强度并结合量子力学对2A12铝靶中铝原子的能级理论进行了描述。在Al原子球形壳层中发现, 电子的相对几率4πr2R2随相对原子中心的距离r变化的图形具有波动性的特点, 电子在能级及其附近运动; 原子核周围的电子在能级轨道出现的几率最大, 电子在能级轨道周围出现的几率较小; Al的原子光谱都出现一定的展宽, 验证了电子的能级跃迁释放或吸收能量的几率亦随原子中电子的位置波动变化。实验结果还表明:随着碰撞速度的增大, 在Al原子光谱中波长较小谱线的辐射强度增加较快, 波长较长谱线的辐射强度增加缓慢。
超高速撞击 2A12铝 能级跃迁 量子力学 光谱辐射强度 hypervelocity impact 2A12 aluminum target energy level transition quantum mechanics spectral radiant intensity
洛阳理工学院 电气工程与自动化学院,洛阳 471023
本文通过求解泊松方程、电流连续性方程、载流子传输方程、量子力学波动方程、热传输方程、标量波动方程以及一些描述载流子特性和边界条件等的理论公式来分析多量子体系中电子的分布问题,并用实验的方法证明了理论结果。
多量子阱 电子分布 量子力学 quantum wells electron distribution quantum mechanics
研究了两个三能级原子与独立库相互作用的纠缠动力学。研究结果表明:两个三能级原子的束缚纠缠在演化过程中转移到相互作用库中。由于整个系统纠缠信息总量守恒,原子系统束缚纠缠的猝死必然导致相互作用库中束缚纠缠的复活,库中获得的纠缠等于初始的原子纠缠。
量子力学 三能级原子 束缚 纠缠 猝死 复活 激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042701
根据有限差分法原理,将求解范围划分为一系列等间距的离散节点后,一维薛定谔方程转化为可以用一个矩 阵方程表示的节点线性方程组。利用MATLAB提供的矩阵左除命令,即可得到各未知节点的函数近似值。该方法概念简单,使用方便, 不需要花费较多精力编程即可求解大型线性方程组。
半导体 量子力学 薛定谔方程 有限差分法 semiconductor quantum mechanics Schr?dinger equation finite difference method MATLAB MATLAB